10 класс. Алгоритм решения графических задач на газовые законы

Физика 10 класс
Алгоритм решения графических задач на газовые законы
К этим законам относятся законы, описывающие изопроцессы в газах (процессы,
протекающие при каком – либо постоянном параметре p, V или Т).
Изотермический процесс протекает при постоянной температуре (Т = Const).
Устанавливает обратно пропорциональную зависимость между давлением p и объемом V
данной массы газа; характеризуется законом Бойля – Мариотта
pV = Const
или
p ~ 1 / V.
Изобарный (изобарический) процесс протекает при постоянном давлении (p = Const).
Устанавливает прямо пропорциональную зависимость между объемом V данной массы
газа и его абсолютной температурой T; характеризуется законом Гей – Люссака
V
/ T = Const или V ~ T.
Изохорный (изохорический) процесс протекает при постоянном объеме (V = Const).
Устанавливает прямо пропорциональную зависимость давления p данной массы газа от
его абсолютной температуры T; характеризуется законом Шарля
p / T = Const или
p ~ T.
Все
эти
процессы
можно
изобразить
графически
в
разных
осях
координат:
В задачах на газовые законы обычно требуется назвать процессы, изображенные на
графике, и перевести их в другие координаты.
Пример:
Дан график кругового процесса в координатных осях pV
p
2
1
3
V
0
Чтобы изобразить его в других координатных осях, надо составить вспомогательную
таблицу:
процесс
1-2
2-3
3–1
P
V
T
Const
Const
Const
название
процесса
изобарное
расширение
изохорное
сжатие
изотермическое
сжатие
название
закона
З-н Гей Люссака
закон
Шарля
З-н
БойляМариотта
вид
зависимости
V~T
p~T
p~1/V
Таблица заполняется по данным графика, начиная с процесса 1 -2:
1. Давление p остается постоянным. Ставим в графе «р» знак «Const».
2. Объем V увеличивается. Ставим в графе «V» стрелку, направленную вверх
3. Учитывая постоянство давления, в графе «название процесса» записываем:
«изобарное расширение».
4. По названию процесса в графу «название закона» вносим: «закон Гей - Люссака».
5. По закону Г – Л при постоянном давлении объем и температура прямо
пропорциональны. Значит, если растет объем, то температура тоже увеличивается.
В графу «вид зависимости» ставим «V ~ T» и в графу «Т» - стрелку, направленную
вверх.
Заполняем вторую строчку таблицы: процесс 2 – 3
1. Давление газа р уменьшается. В графу «р» ставится стрелка вниз
2. Объем газа V остается постоянным. В графу «V» пишем «Const».
3. Если объем постоянный, а давление уменьшается в графу «название процесса»
пишем: «изохорное сжатие».
4. Изохорный процесс описывает закон Шарля. Записываем это в графу «название
закона».
5. По закону Шарля при постоянном объеме давление прямо пропорционально
абсолютной температуре. Записываем это в графу «вид зависимости»: p~ T.
6. Если давление р падает, то и температура Т тоже уменьшается. В графу «Т» ставим
стрелку, направленную вниз
Заканчиваем описание кругового процесса. Заполняем третью строчку таблицы.
Процесс 3 – 1.
1. На этом участке графика давление р увеличивается. В графе «р» - стрелка вверх
2. Объем V уменьшается. В графе V – стрелка вниз
3. Видим, что давление p обратно пропорционально объему V. Записываем это в
графу «вид зависимости» p ~ 1 / v.
4. Такая зависимость называется «изотермическое сжатие». Записываем это в графу
«название процесса». Этот процесс описывает закон Бойля – Мариотта.
Записываем это в графу «название закона».
5. Закон Бойля – Мариотта выполняется при постоянной температуре. В графу «Т»
ставим «Т = Const».
Следующий этап работы – построение графиков в других осях координат
Для построения графика в осях pТ надо по строчкам воспользоваться столбцами p и Т в
таблице. Участки графиков 1 – 2, 2 – 3 и 3 – 1 строятся в соответствии со стрелками и
знаками «Const» на соответствующих строчках:
p
1
2
V
3
2
1
3
T
T
Для построения графика в осях координат VT использованы данные столбцов «V» и «Т»
таблицы.